Princípio de Incerteza e o diagrama de Linus Pauling
Por volta de 1925, começa uma alteração que mudaria radicalmente a forma de compreender o comportamento dos elétrons ao redor do núcleo. Heisenberg estabelece oPrincípio da Incerteza, que determina a impossibilidade de se conhecer ao mesmo tempo a velocidade e a posição do elétron em seu movimento ao redor do núcleo. Pensando nisso, órbitas definidas como as de planetas ao redor do sol deixam de ter sentido. As camadas eletrônicas passam a ser interpretadas como níveis de energia. Cada um desses níveis é definido pelo número quântico principal, que determina a energia do elétron, e com isso, sua distância média com relação ao núcleo.
nível de energia K L M N O P Q
Nº quântico principal 1 2 3 4 5 6 7
Cada um dos níveis é decomposto em um determinado número de subníveis, que são regiões que podem acomodar uma quantidade limitada de elétrons.
tipo de subnível de energia s p d f
nº de elétrons que acomoda 2 6 10 14
Somados os elétrons alojados nos subníveis de um dado nivel, se obtém a quantidade quantidade máxima de elétrons que pode ser contida no mesmo. Para se obter a distribuição dos elétrons em níveis de energia ou camadas para um determinado átomo, os seus elétrons devem ser distribuídos em ordem de energia crescente, nos subníveis, e depois reorganizados em níveis ou camadas. Foi Linus Pauling quem calculou a ordem de energia dos subníveis e estabeleceu um diagrama visando facilitar a obtenção da configuração eletrônica dos átomos. O termo camadas continua a ser usado por fatores históricos e também por facilitar a visualização do modelo atômico. 
Por exemplo, a distribuição eletrônica para o átomo de Potássio (K) que tem Z = 19 seria obtida da seguinte forma:
Z = 19 indica que o potássio no estado neutro, possui igual número de cargas positivas e negativas. Portanto, temos 19 elétrons a distribuir.
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
Após a distribuição dos elétrons em subníveis, podemos identificar aqueles que possuem mesmo número quântico principal, que indica a que camada pertencem os elétrons.
camada K: 1s2 = 2 elétrons
camada L: 2s2 + 2p6 = 8 elétrons
camada M: 3s2 + 3p6 = 8 elétrons
camada N: 4s1 = 1 elétron
Para o Iodo ( I ), que possui Z = 53, teremos 53 elétrons na distribuição
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p5
camada K: 1s2 = 2 elétrons
camada L: 2s2 + 2p6 = 8 elétrons
camada M: 3s2 + 3p6 + 3d10 = 18 elétrons
camada N: 4s2 + 4p6 + 4d10 = 18 elétrons
camada O: 5s2 + 5p5 = 7 elétrons
Exemplo 1
(FGV) Um átomo com 18 elétrons no penúltimo nível energético pode ter número atômico:
a) 2
b) 8
c) 18
d) 28
e) 30
Resolução
Para um átomo neutro, seu número atômico é igual ao seu número de elétrons.
Como o átomo em questão precisa ter 18 elétrons no penúltimo nível (camada), o seu número total de elétrons tem de ser maior que 18. Isso descarta as alternativas a , b , e c. Para 28 elétrons teríamos a seguinte distribuição:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8 em camadas ou níveis K = 2 L = 8 M = 16 N = 2
Para 30 elétrons teríamos a seguinte distribuição:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 em camadas ou níveis K = 2 L = 8 M = 18 N = 2
Das duas opções que restaram, a única que satisfaz a condição de ter 18 elétrons no penúltimo nível é a alternativa e.
Exemplo 2
(ITA) Com relação às duas configurações eletrônicas de um mesmo átomo:
I. 1s2 2s2 2p6 3s1
II. 1s2 2s2 2p6 6s1
Identifique a alternativa falsa:
a) É necessário fornecer energia para passar de I para II
b) A passagem de II para I emite radiação eletromagnética
c) I representa a configuração eletrônica de um átomo de sódio não excitado
d) A energia de ionização de II é menor que a de I
e) I e II representam eletrosferas de elementos diferentes
Resolução
Como estamos tratando de um átomo neutro, o total de elétrons de I é igual ao total de elétrons de II. Portanto eles apresentam mesmo número atômico. Sendo assim, pertencem ao mesmo elemento químico. A alternativa falsa é a e.
Exemplo 3
(Esal - MG) O cálcio (Z = 20) é um elemento químico de importância inquestionável tanto para as plantas quanto para os animais. Ao ionizar-se o elemento perde 2 elétrons, transformando-se no íon Ca2+. Para o elemento ou para o íon podemos afirmar corretamente que:
a) o elemento pertence à família dos alcalinos
b) o elemento pertence à família dos calcogênios
c) o íon é isoeletrônico do gás nobre neônio (Z = 10)
d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 é a distribuição eletrônica do íon
e) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 é a distribuição eletrônica do íon
Resolução
O átomo de cálcio pertence à família dos metais alcalino terrosos, o que descarta as alternativas a e b.
O cálcio tem número atômico 20, portanto seu após a perda de 2 elétrons, estes passam a ser em número de 18. Com isso o íon não pode ter o mesmo número de elétrons do do neônio, que só tem 10 elétrons. Isto descarta a alternativa c.
A alternativa d traz 20 elétrons na distribuição, ou seja, o átomo de cálcio neutro. Isto descarta esta alternativa.
A alternativa correta é a e, que traz a distribuição correta para o íon Ca2+, contendo 18 elétrons.
Exemplo 4
(Fuvest) Considere os seguintes elementos e seus respectivos números atômicos:
I. Na (11) II. Ca (20) III. Ni (28) IV. Al (13)
Dentre eles, apresenta (ou apresentam) elétrons no subnível d de suas configurações eletrônicas apenas:
a) I e IV
b) III
c) II
d) II e III
e) II e IV
Resolução
Observemos a distribuição eletrônica de cada um dos átomos:
11Na 1s2 2s2 2p6 3s1
20Ca 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
28Ni 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8
13Al 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
A única distribuição que alcança subnível d é a do níquel. A alternativa correta é a b.
Exemplo 5
(UEL) Quantos prótons há no íon X3+ de configuração 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 ?
a) 25
b) 28
c) 31
d) 51
e) 56
Resolução
A soma dos elétrons do íon é igual a 28. Como o íon perdeu 3 elétrons, no seu estado neutro ele possuía 31 elétrons. Como no estado neutro o número de prótons (Z) e o número de elétrons são iguais e como o número de prótons não se altera na formação do íon, o número de prótons do mesmo é 31. A alternativa correta é a c.
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